基于Gellan Gum多糖的绿色高效缓蚀剂在15% HCl中对低碳钢的腐蚀抑制机制研究

针对石油工业中酸性介质导致的低碳钢(MS)腐蚀问题，研究人员以Gellan Gum多糖(GGP)为研究对象，通过FTIR、EIS、PDP等技术证实其作为绿色缓蚀剂在15% HCl中最高抑制效率达94.76%（400 ppm, 333 K），吸附行为符合Langmuir模型，DFT和MC模拟揭示了其化学吸附机制，为环保型缓蚀剂开发提供新思路。

　　

在石油工业的酸洗和油井酸化过程中，15%-28%盐酸溶液会严重腐蚀输送管道使用的低碳钢(MS)，传统缓蚀剂存在毒性高、成本昂贵等问题。印度理工学院(ISM) Dhanbad的Irfan Ahmad团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究，首次将Gellan Gum多糖(GGP)开发为绿色高效缓蚀剂。

研究采用电化学阻抗谱(EIS)、动电位极化(PDP)、重量法等技术，结合表面形貌分析和理论计算。通过FTIR确认GGP含-OH、C=O等活性基团；EIS显示400 ppm GGP使电荷转移电阻(R_ct)从5.49 Ω增至56.55 Ω；PDP证实其为混合型缓蚀剂，腐蚀速率从64.8 mm y^-1降至6 mm y^-1。温度实验表明333 K时抑制效率达94.76%，符合Langmuir吸附模型。XPS证实Fe-O键形成，DFT计算揭示GGP通过O原子孤对电子与Fe的d轨道结合，MC模拟显示吸附能达-352.1 kcal mol^-1。

主要结果：

1. FTIR分析：3440 cm^-1处-OH伸缩振动峰和1631 cm^-1处C=O峰证实GGP活性位点。
2. 电化学测试：EIS双电层电容(C_dl)降低表明吸附膜形成，PDP显示阴极抑制占主导。
3. 吸附机制：ΔG⁰_ads=-35.2 kJ mol^-1证实化学吸附，XRD显示GGP抑制了Fe晶格腐蚀。
4. 表面形貌：AFM显示粗糙度从892 nm（空白）降至142 nm（GGP处理）。

结论指出GGP的多齿配体特性使其能覆盖更大金属表面，高温稳定性优于传统缓蚀剂。该研究为开发可降解、低成本生物基缓蚀剂提供了范式，尤其适用于石油工业的极端酸性环境，兼具经济效益和生态价值。